《科学通报》2025年11月中旬刊 | 文章速递|动力学|地球|地质学|科学通报

地球关键带科学的核心价值, 在于其革命性的系统思维与整体性研究范式. 它摒弃传统学科界限, 将大气、水、生物、岩石和人类活动视为一个紧密耦合的演化整体, 这正是洞察全球变化过程和揭示地球层圈相互作用的关键突破口. 作为理解地球系统过程的前沿交叉学科, 它扮演着强大的“整合器”角色. 它通过观测关键带这一“战场”, 为地理学、环境科学、生态学提供共同的研究平台, 将微观过程与宏观系统科学无缝链接, 极大地驱动着全球变化科学和地球系统科学的理论深化与模型革新. 放眼未来, 这一整体性范式是通往可持续发展的核心指引. 它直面资源、环境与生态交织的复杂挑战, 推动科学研究向智能管理与精准决策跃迁. 这门生机勃勃的学科, 必将引领我们以更系统的思维、更智慧的方式守护地球家园的生命支撑系统, 前景无比广阔. 封面图片展现了地球关键带——这层地球活着的“皮肤”——的组成、结构与过程, 她托举着地球生命的诞生与演化. 详见刘丛强等人文(p5483).

悦读科学

黄冬郁, 王健, 李传锋, 郭光灿

邓先明, 刘利, 陈振

刘明达, 李晨宇, 刘锴

曹天埼, 刘思邈, 慕茗, 黄军就

田晨, 董怡君, 陈亚松, 李锟, 刘红星, 蓝勋

李政汉, 吕维潇, 马家慧, 杨国春

基于“自然关系指数”重塑地球未来

傅伯杰, 张军泽

发现轨道霍尔效应的非传统标度律

郑轩, 彭思阳, 李润伟, 汪志明

亮点述评

光的边界华尔兹: 非线性与非厄米的对舞

程亚

关键带科学的深化与拓展: 多圈层耦合与滨海系统研究的新方向

陈德亮

观点

从BEPC到CEPC: 中国的高能物理将如何追寻其下一个宏伟目标?

江亚欧, 郑文莉

1988年建成的北京正负电子对撞机(BEPC)是我国首个大科学装置, 依托BEPC发展的自主主导北京谱仪(BES)实验, 在粲物理领域取得国际领先成果. 本文通过Web of Science、arXiv、INSPIRE等多源数据库分析, 揭示我国高能物理人才分布与科研优势, 论证BEPC在技术积累与人才培养中的核心作用, 为我国布局下一代大科学装置——环形正负电子对撞机(CEPC)提供参考.

开启低碳健康新征程

张弛, 蔡闻佳, 张诗卉, 白玉琪, Max Callaghan, 常楠, 陈彬, 陈慧琪, 程亮亮, 戴瀚程, 范维澄, 关大博, 胡艺馨, 胡易钒, 华峻翊, 黄存瑞, 黄弘, 黄建斌, 黄小猛, 纪思翰, 蒋俏蕾, 姜晓朋, Gregor Kiesewetter, 李湉湉, 李博, 梁璐, 林波荣, 林华亮, 刘欢, 刘起勇, 刘钊, 刘竹, 柳艳香, 楼书含, 陆波, 鲁晨曦, 罗震宇, 米志付, 苗艳青, 任超, Marina Romanello, 沈鉴翔, 苏婧, 苏锐, 孙语泽, 孙昕璐, Maria Walawender, 王灿, 王情, 王琼, Laura Warnecke, 魏汪宇, 韦晓慧, 文三妹, 谢杨, 熊辉, 徐冰, 杨秀, 杨雨人, 姚芳虹, 俞乐, 于文浩, 袁嘉灿, 曾仪娉, 张镜, 张锐, 张尚辰, 张少辉, 赵梦真, 赵琦, 赵强, 郑大山, 周浩, 周景博, 周子乔, 罗勇, 宫鹏

基于《柳叶刀人群健康与气候变化倒计时中国报告(2024)》, 本文盘点了气候变化对中国人群健康影响的风险程度及其变化趋势、中国应对气候变化健康风险的行动进展等(包括减缓行动和适应行动), 识别了当前中国气候行动差距.

王洋, 张进江, 张培震, 郑袁明

构造地质学是地质学中最重要的基础学科之一, 本文梳理了国家自然科学基金委员会大地构造学与构造地质学方向面上项目、青年科学基金项目(C类)、地区科学基金项目等类型基金项目申请中关注的主要研究方向及科学问题, 力图促进我国在板块构造、大陆动力学方面的研究, 为学科建设的优化布局提供支撑.

邢通, 史迅, 陈立东, 王艺蒙, 谭业强

本文立足国家自然科学基金视角, 系统梳理了我国热电能量转换技术的研究现状与发展趋势. 我国在热电领域的基础研究已具有国际领先优势, 国家自然科学基金委员会高度重视该领域发展并对其进行了整体布局. 然而, 基础研究与产业应用间仍存在显著断层, 未来需着力破解瓶颈, 推动产学研深度融合.

“2024年度中国科学十大进展”解读

悦读科学

超大质量黑洞与星系的生死

王涛

观点

实现原子级特征尺度与可重构光频相控阵的纳米激光器

马仁敏, 祝世宁

微型化激光器不仅是现代信息技术的基石, 更代表着激光技术向极微观尺度不断拓展的前沿方向. 本文探讨激光器微型化过程中所面临的核心物理瓶颈, 回顾近三十年来该领域的关键进展, 并介绍北京大学团队在该方向取得的最新突破——实现具备原子级特征尺度与可重构光频相控能力的纳米激光器.

自旋超固态与固态极低温制冷技术: 前沿进展及应用展望

李国栋, 李世亮

中国科学家团队在阻挫量子磁体Na2BaCo(PO4)2中首次发现自旋超固态, 利用其巨磁卡效应实现无氦-3极低温制冷, 入选“2024年度中国科学十大进展”. 本文系统梳理现有极低温制冷技术的技术特点和瓶颈, 解析自旋超固态的机制与实验突破, 并展望其应用前景与技术革新方向.

嫦娥六号返回样品揭秘月球背面演化奥秘

王赤

嫦娥六号带回的月球背面样品堪称月球科学研究的重要里程碑. 它们不仅填补了月球背面研究的历史空白, 而且为研究月球早期演化、背面火山活动和撞击历史提供了直接证据, 为理解月球背面与正面地质差异提供了新的途径. 这一突破性成果不仅开辟了月球研究新方向, 更为人类探索太阳系奠定了坚实基础.

评述

大规模智能光子计算推理的突破性进展

潘婧, 李志浩, 仇旻

清华大学方璐、戴琼海团队创新提出全前向光计算架构, 研制出国际首款通用光芯片“太极”, 实现大规模网络高效训练与推理, 该成果入选“2024年度中国科学十大进展”. 本文回顾了光学神经网络的发展历程, 及其在架构设计、网络训练和应用领域的最新研究进展, 着重分析了“太极”芯片在光计算领域的重要意义, 及其在产业化应用中的发展前景.

评述

地球与环境科学

刘丛强, 陈春梅, 晏智锋, 文航, 王礼春, 余光辉, 丁虎

本文系统综述地球关键带科学的发展历程、核心科学问题与研究进展, 重点阐述其在全球变化背景下的结构、过程、功能及生态系统服务的响应机制. 文章强调多学科融合与多圈层耦合研究的重要性, 提出构建关键带科学研究体系, 为应对全球变化与实现可持续发展提供科学支撑.

滨海地球关键带科学: 一个新兴的研究领域

刘丛强, 宋照亮, 宋长春, 吴庆龙, 汪亚平

滨海地球关键带是陆、海、气交互作用的高生态价值敏感区. 本文回顾其科学进展, 界定研究范围, 指出当前海平面上升与海岸侵蚀等挑战亟需多学科协同应对. 建议聚焦关键带结构-过程-功能-服务的相互作用, 提出五大研究方向, 构建多学科理论框架, 强化陆海统筹管理, 以支撑滨海生态保护与可持续发展, 为全球变化应对与人地协调提供科学依据.

材料科学与工程

建筑人行为模拟: 现状、思考和展望

周欣, 吴奕, 燕达

建筑人行为是影响建筑能耗与碳排放的关键因素之一. 本文系统综述了建筑人行为模拟的研究现状, 聚焦人行为关键特征, 探讨了其在未来工程需求中的作用及行为模拟发展面临的挑战, 并展望了大数据与人工智能等新技术对人行为模拟跨越式发展的支撑潜力.

论文

生命科学

基于清醒功能磁共振的狨猴与人脑网络功能分区映射

邢秀侠, 左西年

本研究针对灵长类脑演化难题, 首次构建了基于清醒fMRI的人-狨猴高精度脑功能分区映射图谱. 通过融合多模态数据与创新跨物种算法, 实现了系统水平的脑网络对应关系分析. 研究发现基础感觉网络在物种间高度保守, 而高级联合网络在人类中显著分化和扩张. 该研究为跨物种脑演化研究提供了标准化开源工具, 数据集已公开发布.

地球与环境科学

基于分布式光纤振动传感的陆地和海底断层快速探测

胡敏哲, 李泽峰

断层探测能为地震灾害评估提供重要依据. 本文提出了一种基于分布式光纤传感的断层快速探测方法, 利用现有通信光缆实现对陆地和海底断层的高效识别. 该技术具有成本低、效率高、适用广的优势, 为城市及海洋地区的断层探测提供了全新的解决方案.

梁朋, 徐岳仁, 胡朝忠, 田勤俭, 房立华, 窦爱霞, 熊仁伟, 吴伟伟, 徐超, 耿飞

本文基于震后国产多源高分辨率卫星影像数据, 系统解译了2025年3月28日缅甸